Methoden zur Messung der Induktivität mit hoher (1%) Präzision unter Verwendung von Standardgeräten?

Ich modelliere das feine Verhalten wechselwirkender Schwingkreise. Ich habe einige Methoden zur Messung der Induktivität nachgeschlagen. Ich glaube, ich verfolge das Verfahren genau, aber die Werte, die ich erhalte, sind nicht so genau, wie ich es erwartet habe. Dies ist im Prinzip eine elementare Frage, aber im Idealfall möchte ich eine Genauigkeit von 1% oder weniger und ich glaube nicht, dass ich sie mit den Methoden erreiche, die ich finden kann. Ich habe ein Tektronix 1001B-Oszilloskop und einen ziemlich normalen Signalgenerator.

Erstens: Ist eine Genauigkeit von 1% bei diesem Gerät unrealistisch?

Wenn nicht, habe ich das Verfahren zum Messen der Induktivität mit einer Sinuswelle hier befolgt: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (Ich habe auch die Methode ausprobiert, bei der Sie die Frequenz einstellen, bis die Induktorspannung die Hälfte der Gesamtspannung beträgt.) .

Ich messe über zwei Induktoren in Reihe; Zur Überprüfung der Gesundheit habe ich auch beide Induktivitäten getrennt durchgeführt. L1 ist die Art von Induktor, die wie ein Widerstand aussieht (siehe das grüne Ding auf dem Foto unten); Lcoil ist ein gewickelter Induktor (siehe unten). Die Nennwerte sind L1 = 220 uH und Lcoil = 100 uH, daher erwarte ich insgesamt ungefähr Ltot = 320 uH. Alle Messungen erfolgen mit f = 95 kHz, da dies die Betriebsfrequenz ist.

• R_s = 100 Ohm ergibt Ltot = 290, L1 = 174 und Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
• R_s = 56 Ohm ergibt Ltot = 259, L1 = 174 und Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)

Sind das die besten Zahlen, die ich erwarten kann? Der Spulenwert ändert sich um über 20% und der Gesamtwert variiert um ~ 10%. Ich habe keinen elektronischen Hintergrund. Wenn ich also einige grundlegende intuitive Prinzipien übersehen habe, lassen Sie es mich bitte wissen!

Bearbeiten: Ich füge eine Bildschirmabdeckung einer der Berechnungen hinzu, die die Werte der Induktivität und des Induktivitätswiderstands liefert.

Die von Ihnen verwendete Methode ist sehr fehlerempfindlich. ESR kann ein Problem sein, aber auch die Ermittlung der genauen Spannungsverhältnisse ist nicht einfach.

Ich würde LC-Parallelresonanz verwenden:

$F_c=\frac 1 {2\pi\sqrt{LC}}$

Holen Sie sich einen 1% (oder besser) genauen Kondensator. Wenn Sie keinen solchen Kondensator haben, vergessen Sie einfach das Ganze, Sie erhalten nicht die Genauigkeit von 1%.

Verwenden Sie eine Schaltung wie diese:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Wenn Sie einen groben Wert für Lx haben, verwenden Sie die obige Formel, um die Resonanzfrequenz in Kombination mit dem genauen Kondensator C_1% zu bestimmen.

Sie sollten eine Frequenz anstreben, die der Signalgenerator leicht erzeugen kann, z. B. 1 MHz. Stellen Sie die Generatorausgangsspannung auf einige Volt ein, der genaue Wert spielt keine Rolle, da wir die Resonanzfrequenz bestimmen möchten .

Variieren Sie die Frequenz des Generators und beobachten Sie am Oszilloskop die Signalamplitude . Die Frequenz, bei der die Amplitude am größten ist, dh die Resonanzfrequenz. Verwenden Sie dann diese Frequenz und den Wert von C_1%, um den Wert von Lx? unter Verwendung der obigen Formel.

Wenn der Signalgenerator nicht sehr genau ist (wenn es sich um einen analogen Signalgenerator handelt), messen Sie die Frequenz mit Ihrem Oszilloskop. Sie benötigen einen genaueren Wert als 0,01% für die Frequenz, da Sie sonst die Gesamtgenauigkeit von 1% nicht erreichen können. Ihr Oszilloskop ist ein digitales Oszilloskop, mit dem Sie Frequenzen genauer messen können.

Sunnyskyguy beschreibt eine ausgezeichnete Methode. Die Genauigkeit hängt vom Resonanzkondensatorfehler ab. Der andere Fehlerterm ist Frequenz: Die kristallgesteuerte Zeitbasis des Tek 1001B sollte Frequenzmessungen genau machen.

Es lohnt sich, die alternative Testkonfiguration zu skizzieren: Serie LC. Sie können dies mit Funktionsgenerator + Oszilloskop tun. Der Funktionsgenerator gibt eine Sinuswelle mit anständiger Amplitude aus:

$L={{1} \over {(2\pi f)^2 C_{test}}}$
Diese Methode hat den Vorteil, dass die Kapazität der Oszilloskopsonde nicht ins Spiel kommt. Der Weg vom Funktionsgenerator zum Prüfgerät sollte so kurz wie möglich sein. Von der Testvorrichtung bis zum Oszilloskop kann es länger sein (verwenden Sie eine 1x Sonde).
Viele Funktionsgeneratoren haben einen genauen internen Quellenwiderstand von 50 Ohm. Wenn nicht, können Sie ein 50-Ohm-Dämpfungsglied anschließen, um einen festen 50-Ohm-Quellenwiderstand herzustellen. Bei der Resonanzfrequenz der LC-Serie haben Sie einen Spannungsteiler zwischen den Funktionsgeneratoren$R_{internal}$und Innenwiderstand des Testinduktors. Die Oszilloskopspannung mit Eintauchamplitude ermöglicht die Berechnung des Widerstands des Induktors. Verwenden Sie die Berechnung des Spannungsteilers mit zwei Widerständen, um Folgendes zu ermitteln:
$R_{inductor} = {50{V_{dip}} \over {V_{open-cct}- V_{dip}}}$

Sie können Serien- oder Parallelresonanz verwenden, je nachdem, welche Impedanz Sie bei der Resonanz wählen und welches Q Sie von beiden Modi erwarten. Hier sind 100 kHz ~ 100 Ohm und Q von 30 dB impliziert 0,1 Ohm für DCR .

Dies kann durch Ihr Treiber- GBW- Produkt eingeschränkt werden. 300 Ohm (1 + f) / GBW = R _out, sofern der Strom nicht begrenzt ist.

Hier habe ich 10 nF Film wegen eines sehr niedrigen ESR gewählt . Aber ich musste mit einer Ausgangsimpedanz puffern, die niedriger als der DCR der Spule ist, wenn ich das messen wollte. Die Verstärkung ist das Q- oder Impedanzverhältnis des Signals.

Hier werden sowohl L als auch DCR durch die Nennserie C und die Eigenwicklungskapazität von der Kerbe SRF bei 1 MHz gefunden. Ihr Kilometerstand wird variieren.

Normalerweise möchten Sie es in dem Frequenzbereich testen, in dem es verwendet wird. Entscheiden Sie dann, ob Sie DC-Vorspannungsstrom hinzufügen und das Signal mit AC koppeln möchten, um es von Ihrer DC-Stromversorgung zu trennen.

Normalerweise verwenden RLC-Messgeräte eine Sinuswelle mit konstantem Strom bei 1 kHz bis 1 MHz. Messen Sie dann die Spannung und Phase, um den RLC zu berechnen.